[发明专利]具有气动减阻功能的自适应仿生非光滑表面贴膜

说明书

本发明公开了一种具有气动减阻功能的自适应仿生非光滑表面贴膜。它包括基体、可变高度非光滑单元、非光滑单元载体、腔内气压升降器、车速采集器、控制器。非光滑单元载体上开有若干开孔，每个开孔上均有一个可变高度非光滑单元与非光滑单元载体密封粘接，形成凸包，非光滑单元载体边缘与基体边缘密封粘接，二者间形成密闭的充气空腔，腔内气压升降器用于调节充气空腔的气压，本发明将该贴膜粘贴在乘用车、商用车或高速列车表面，该贴膜可根据实时车速调节凸包的高度，从而能有效降低车身空气阻力系数。

技术领域

本发明涉及一种降低产品气动阻力的柔性薄膜，特别是针对高速行驶的乘用车、商用车和高速列车的具有气动减阻功能的自适应仿生非光滑表面贴膜。

背景技术

据公安部交管局统计，截至2016年底，全国机动车保有量达2.9亿辆，其中汽车1.94亿辆。

气动阻力直接影响汽车的动力性和燃油经济性。随着石油、天然气和煤等不可再生能源的濒临枯竭，汽车的保有量的持续增加，减少气动阻力日益显得重要。

相关资料表明，汽车车速V＝60km/h，气动阻力约占总阻力的40％，当V接近160km/h时，总阻力主要由气动阻力引起。如果以汽车气动阻力系数平均降低0.03来计算，汽车行驶百公里油耗节约2％，假定汽车燃油消耗率lOL/百公里，每年平均行驶10000公里，油价约为6元/L，按照2016年的汽车保有量1.94亿计算，每年节约上百亿人民币。

通过降低气动阻力系数来改善燃油经济性是十分有效的手段。研究人员在满足结构、乘坐舒适性要求的前提下，尽可能采用低阻“钝体”开发车身；注重车身各局部的气动优化设计；在满足汽车功能要求的前提下，尽可能减少车身外露附装件，必要的车身外露附装件流线型化；车身底板尽可能平整光顺，或者完全覆盖起来。从造型设计来降低气动阻力系数的研究已经非常成熟，很难取得突破性进展。

仿生非光滑表面减阻研究的深入证明通过在车身表面粘贴非光滑膜来降低气动阻力系数的方法具有可行性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有气动减阻功能的自适应仿生非光滑表面贴膜。

本发明的目的通过以下技术方案来实现的：

一种具有气动减阻功能的自适应仿生非光滑表面贴膜，包括基体、若干可变高度非光滑单元、非光滑单元载体、腔内气压升降器、车速采集器、控制器，非光滑单元载体上开有若干开孔，每个开孔上均有一个可变高度非光滑单元与非光滑单元载体密封粘接，形成凸包，非光滑单元载体边缘与基体边缘密封粘接，二者间形成密闭的充气空腔，腔内气压升降器用于调节充气空腔的气压，车速采集器和控制器集成安装在贴膜上，所述的可变高度非光滑单元采用弹性模量低于100MPa的材料，如橡胶、PVC0.007塑化，非光滑单元载体及基体均采用弹性模量高于1GPa的材料，如高压聚乙烯、聚丙烯。

上述技术方案中，所述的非光滑单元载体上的开孔呈规则排列。

所述的可变高度非光滑单元凸包的高度H可在范围为0.2-10mm内变化。

该贴膜的工作原理如下：

车速采集器采集车辆当前车速并传输至控制器，由控制器处理后决定是否对充气空腔充放气，从而调节非光滑单元凸包的高度。

对于不同材料的凸包，可以通过预先实验的方式，得到凸包高度H和充气空腔内气压的对应的关系数据，并将这些数据存储在控制器中，作为控制器控制凸包高度H的依据。

进一步地，可变高度非光滑单元的高度能随着车速的变化而变化。可变高度非光滑单元凸包的高度具体可以通过以下公式计算: